稳压电路设计

稳压电路设计第1页，共32页，2023年，2月20日，星期六第二十九讲稳压电路一、稳压电路的性能指标二、稳压管稳压电路三、串联型稳压电路四、集成稳压器五、开关型稳压电路第2页，共32页，2023年，2月20日，星期六一、稳压电路的性能指标1.输出电压2.输出电流3.稳压系数表明电网电压波动时电路的稳压性能。在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。4.输出电阻表明负载电流变化时电路的稳压性能。在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。5.纹波电压测试出输出电压的交流分量。第3页，共32页，2023年，2月20日，星期六二、稳压管稳压电路稳定电压UZ：稳压管的击穿电压稳定电流IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率PZM：允许的最大功率，PZM=IZMUZ动态电阻rz：工作在稳压状态时，rz＝ΔU/ΔI1.

稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性符号等效电路第4页，共32页，2023年，2月20日，星期六2.

稳压管稳压电路的工作原理第5页，共32页，2023年，2月20日，星期六3.

稳压管稳压电路的主要指标（1）输出电压UO＝UZ（2）输出电流IZmax－IZmin≤IZM－IZ（3）稳压系数（4）输出电阻简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。4.

特点第6页，共32页，2023年，2月20日，星期六5.

稳压管稳压电路的设计（1）UI的选择UI＝（2～3）UZ（2）稳压管的选择UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流电阻的选择保证稳压管既稳压又不损坏。电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。为减小Sr,取值矛盾!若求得Rmin>Rmax，怎么办？第7页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论一：稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管、UI、R、C、U2、二极管1.输出电压、负载电流→稳压管2.输出电压→UI3.输出电压、负载电流、稳压管电流、UI→R4.UI、R→滤波电路的等效负载电阻→C5.UI→U26.U2、R中电流→整流二极管已知输出电压为6V，负载电流为0～30mA。试求图示电路的参数。第8页，共32页，2023年，2月20日，星期六三、串联型稳压电路1.基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。第9页，共32页，2023年，2月20日，星期六调整管的作用及如何提高稳压性能不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。第10页，共32页，2023年，2月20日，星期六2.具有放大环节的串联型稳压电路（1）稳压原理：若由于某种原因使UO增大（2）输出电压的调节范围同相比例运算电路则UO↑→UN↑→UB↓→UO↓第11页，共32页，2023年，2月20日，星期六（3）串联型稳压电路的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。比较放大基准电压基准电压：是UO的参考电压。取样电阻：对UO

的取样，与基准电压共同决定UO

。比较放大：将UO

的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。第12页，共32页，2023年，2月20日，星期六（4）串联型稳压电源中调整管的选择IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根据极限参数ICM、U(BR)CEO、PCM选择调整管！应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！第13页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论二：对于基本串联型稳压电源的讨论3.若电网电压波动±10％，UI为28V，UO为10V～20V；晶体管的电流放大系数为50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成运放最大输出电流为10mA，则最大负载电流约为多少？1.若UO为10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，则R3和UZ各为多少？2.若电网电压波动±10％，UO为10V～20V，UCES＝3V，UI至少选取多少伏？第14页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论三：关于实用串联型稳压电源的讨论1.标出集成运放的同相输入端和反相输入端；2.电路由哪些部分组成？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？4.如何选取R’和R？限流型过流保护电路输出电流取样电阻第15页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论三：关于实用串联型稳压电源的讨论5.取样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？6.若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？7.根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。第16页，共32页，2023年，2月20日，星期六四、集成稳压器（三端稳压器）输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V输出电流：1.5A（W7800）、0.5A（W78M00）、0.1A（W78L00）1.

W7800系列

（1）简介第17页，共32页，2023年，2月20日，星期六（2）基本应用消除高频噪声使Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，消除自激振荡

将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。第18页，共32页，2023年，2月20日，星期六（3）输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。很小三端稳压器的输出电压若UBE=UD，则二极管的作用：消除UBE对UO的影响。第19页，共32页，2023年，2月20日，星期六（4）输出电压扩展电路IW为几mA，UO与三端稳压器参数有关。隔离作用基准电压电路复杂第20页，共32页，2023年，2月20日，星期六2.基准电压源三端稳压器W117

输出电压UREF＝1.25V，调整端电流只有几微安。减小纹波电压保护稳压器第21页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论四：W117的应用1.R1的上限值为多少？2.UO可能的最大值为多少？3.输出电压最小值为多少？4.UOmax＝30V，选取R1、R2；5.已知电网电压波动±10％，输出电压最大值为30V，UI至少取多少伏？决定于IOmin两种情况：1.已知UI2.自己选取UI决定于W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，UI－UO＞3V。根据输出电压表达式第22页，共32页，2023年，2月20日，星期六讨论五：集成稳压器的应用

±UO=?

W7900与W7800不同之处是输出为负电压。1.基准电压为多少？2.UO的表达式？3.为使W7812不因输入端和输出端之间电压太大而损坏，可采用什么方法？第23页，共32页，2023年，2月20日，星期六五、开关型稳压电路

1.开关型稳压电源的特点

线性稳压电源：结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，因而功耗大，效率低（20％～49％）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。

若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高效率，开关型稳压电源的效率可达70％～95％。体积小，重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的场合。第24页，共32页，2023年，2月20日，星期六构成开关型稳压电源的基本思路

将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压↓控制调整管按一定频率开关，得到矩形波↓滤波，得到直流电压引入负反馈，控制占空比，使输出电压稳定。第25页，共32页，2023年，2月20日，星期六2.串联开关型稳压电路

（1）基本电路

①电路组成及工作原理T截止，D导通，uE≈－UD；L释放能量，C放电。T、D均工作在开关状态。T饱和导通，D截止，uE≈UI；L储能，C充电。uB＝UH时uB＝UL时第26页，共32页，2023年，2月20日，星期六②波形分析及输出电压平均值关键技术：大功率高频管，高质量磁性材料稳压原理：若某种原因使输出电压升高，则应减小占空比。第27页，共32页，2023年，2月20日，星期六③稳压原理脉冲宽度调制式：PWM电路作用：

UO↑→Ton↓→δ↓→UO↓其它控制方式：脉冲频率调制式：UO↑→T↑（脉宽不变）→δ↓→UO↓混合调制式：UO↑→T↑Ton

↓→δ↓→UO↓在串联开关型稳压电路中UO<UI，故为降压型电路。第28页，共32页，2023年，2月20日，星期六④脉宽调制电路的基本原理比较放大电路电压比较器调整管UO↑→UN1↑→UO1↓(UP2↓)→uB1的占空比δ↓→UO↓UO↓→UN1↓→UO1↑

(UP2↑)→uB1的占空比δ↑→UO↑uP2与uB1占空比的关系UP2↑δ↑稳压原理：第29页，共32页，2023年，2月20日，星期六3.并联开关型稳压电路（升压型）

（1）工作原理T截止，L产生感生电动势，D导通；UI与L所产生的感生电动势相加对C充电。T饱和导通，L储能，D截止，C对负载放电。uB＝UH时uB＝UL时

要研究调整管在饱和导通和截止状态下电路的工作情况。第30